JPH08240570A - 六角穴付き締結ボルトの検査方法 - Google Patents
六角穴付き締結ボルトの検査方法Info
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- JPH08240570A JPH08240570A JP7042017A JP4201795A JPH08240570A JP H08240570 A JPH08240570 A JP H08240570A JP 7042017 A JP7042017 A JP 7042017A JP 4201795 A JP4201795 A JP 4201795A JP H08240570 A JPH08240570 A JP H08240570A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 六角穴付き締結ボルトの健全性を確実に検出
できて、信頼性を向上できる。 【構成】 ボルト１の頭部と締結体２との隙間に水４等
の液体を封入する。これら両部材１、２と液体４との音
速及び密度の違いにより、この間で超音波の伝播損失と
屈折とを生じるが、これら両部材１、２間では、超音波
の伝播が可能で、これら両部材１、２が音響的に一体構
造になるので、ボルト１の形状により制約されていた超
音波の入射条件の制約が解消され、図１の実施例に示す
ように、ボルト１の首下部に発生する亀裂面に対して超
音波ビーム６が直交するように入射する。
できて、信頼性を向上できる。 【構成】 ボルト１の頭部と締結体２との隙間に水４等
の液体を封入する。これら両部材１、２と液体４との音
速及び密度の違いにより、この間で超音波の伝播損失と
屈折とを生じるが、これら両部材１、２間では、超音波
の伝播が可能で、これら両部材１、２が音響的に一体構
造になるので、ボルト１の形状により制約されていた超
音波の入射条件の制約が解消され、図１の実施例に示す
ように、ボルト１の首下部に発生する亀裂面に対して超
音波ビーム６が直交するように入射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子炉の炉内構
造物の締結に使用する六角穴付き締結ボルトの検査方法
に関するものである。
造物の締結に使用する六角穴付き締結ボルトの検査方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】重要な構造物やプラントの部材間の結合
には、六角穴付き締結ボルトが多く利用されている。図
９は、加圧水型原子炉の心臓部に当たる炉内構造物の全
体図を示しており、板状の部材の結合に多数の六角穴付
き締結ボルトが使用されている。炉内構造物は、原子力
発電のエネルギー源となる燃料集合体に隣接して炉心の
境界を形成する重要部材である。従ってこの六角穴付き
締結ボルトは、長期間の供用期間中、締結機能を維持す
る、即ち、ボルトの健全性を維持する必要がある。
には、六角穴付き締結ボルトが多く利用されている。図
９は、加圧水型原子炉の心臓部に当たる炉内構造物の全
体図を示しており、板状の部材の結合に多数の六角穴付
き締結ボルトが使用されている。炉内構造物は、原子力
発電のエネルギー源となる燃料集合体に隣接して炉心の
境界を形成する重要部材である。従ってこの六角穴付き
締結ボルトは、長期間の供用期間中、締結機能を維持す
る、即ち、ボルトの健全性を維持する必要がある。
【０００３】図１０は、六角穴付き締結ボルトの代表例
の締結状態を示しており、１ａが六角穴付き締結ボル
ト、２が一方の締結体、３が他方の締結体、２２がボル
トの緩み防止用金具である。この緩み防止用金具２２
は、ボルトの頭部にセットされて、締結体２とボルト頭
部とに溶接により固定される。図１１は六角穴付き締結
ボルトの他の例の締結状態を示しており、１ｂが六角穴
付き締結ボルト、２が一方の締結体、３が他方の締結
体、２３がピンである。
の締結状態を示しており、１ａが六角穴付き締結ボル
ト、２が一方の締結体、３が他方の締結体、２２がボル
トの緩み防止用金具である。この緩み防止用金具２２
は、ボルトの頭部にセットされて、締結体２とボルト頭
部とに溶接により固定される。図１１は六角穴付き締結
ボルトの他の例の締結状態を示しており、１ｂが六角穴
付き締結ボルト、２が一方の締結体、３が他方の締結
体、２３がピンである。
【０００４】このピン２３は、ボルト頭部に設けられた
角状溝にセットされて、ピン２３の両端部が締結体２に
溶接により固定される。上記六角穴付き締結ボルト１ａ
（または１ｂ）は、長期間の供用期間中、締結機能を維
持するように厳密な管理の下で製造、組立てられてい
る。しかしながら、プラントの供用期間が長くなってく
ると、原子炉の運転に伴う中性子線の照射や応力が繰り
返し加わるため、六角穴付き締結ボルト１ａの健全性が
損なわれる可能性を１００％否定することができない。
角状溝にセットされて、ピン２３の両端部が締結体２に
溶接により固定される。上記六角穴付き締結ボルト１ａ
（または１ｂ）は、長期間の供用期間中、締結機能を維
持するように厳密な管理の下で製造、組立てられてい
る。しかしながら、プラントの供用期間が長くなってく
ると、原子炉の運転に伴う中性子線の照射や応力が繰り
返し加わるため、六角穴付き締結ボルト１ａの健全性が
損なわれる可能性を１００％否定することができない。
【０００５】このため、供用期間の長い原子炉では、六
角穴付き締結ボルト１ａの健全性を確認するために、超
音波を使ったボルトの点検を行う必要がある。図１２、
図１３、図１４は、六角穴付き締結ボルト１ａの健全性
を確認するために実施されている超音波を利用した検査
方向の従来例を示している。従来のいずれの検査方法で
も、超音波を検査対象の六角穴付き締結ボルト１ａに直
接入射させて、欠陥を検出するようにしている。
角穴付き締結ボルト１ａの健全性を確認するために、超
音波を使ったボルトの点検を行う必要がある。図１２、
図１３、図１４は、六角穴付き締結ボルト１ａの健全性
を確認するために実施されている超音波を利用した検査
方向の従来例を示している。従来のいずれの検査方法で
も、超音波を検査対象の六角穴付き締結ボルト１ａに直
接入射させて、欠陥を検出するようにしている。
【０００６】図１２〜図１４において、４が水、６が超
音波、２３が探触子、２４が探触子ホルダーである。図
１２及び図１３は、いずれも超音波６を六角穴底へ入射
し、屈折させて、ボルト軸に対して平行に超音波を伝播
させ、亀裂からの反射波Ｆ（以下、エコーと呼ぶ）を捉
らえるか、もしくは底面エコーＢの減衰状態（亀裂が存
在すると、超音波の進路が遮られて減衰する）により、
亀裂を検知する方法である。前者は、探触子２３を被検
体にコンタクトさせる直接接触法であり、後者は、被検
体周りを水４に浸し、非接触により探傷する水浸法であ
る。
音波、２３が探触子、２４が探触子ホルダーである。図
１２及び図１３は、いずれも超音波６を六角穴底へ入射
し、屈折させて、ボルト軸に対して平行に超音波を伝播
させ、亀裂からの反射波Ｆ（以下、エコーと呼ぶ）を捉
らえるか、もしくは底面エコーＢの減衰状態（亀裂が存
在すると、超音波の進路が遮られて減衰する）により、
亀裂を検知する方法である。前者は、探触子２３を被検
体にコンタクトさせる直接接触法であり、後者は、被検
体周りを水４に浸し、非接触により探傷する水浸法であ
る。
【０００７】また図１４は、首下部を検査対象とする検
査方法であり、超音波を六角穴側面へ入射し、ボルト頭
部の外周面で反射させ、超音波を首下部へ導き、亀裂か
らの反射波を捉られることにより、亀裂を検知する方法
である。この検査方法は、図１２と同様に水浸法であ
る。
査方法であり、超音波を六角穴側面へ入射し、ボルト頭
部の外周面で反射させ、超音波を首下部へ導き、亀裂か
らの反射波を捉られることにより、亀裂を検知する方法
である。この検査方法は、図１２と同様に水浸法であ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記六角穴付き締結ボ
ルトの検査方法には、次の欠点があり、発電設備等の重
要な構造物における六角穴付き締結ボルトの健全性を確
認するための検査方法としては万全な検査方法と言い難
いという問題があった。即ち、超音波を利用した検査方
法法（超音波探傷法）で、亀裂の検出能力を十分に発揮
させるためには、亀裂面からの反射波を有効に捉えるよ
うに、亀裂面に対して超音波ビームを直交させるような
超音波入射条件を選定することが肝心である。
ルトの検査方法には、次の欠点があり、発電設備等の重
要な構造物における六角穴付き締結ボルトの健全性を確
認するための検査方法としては万全な検査方法と言い難
いという問題があった。即ち、超音波を利用した検査方
法法（超音波探傷法）で、亀裂の検出能力を十分に発揮
させるためには、亀裂面からの反射波を有効に捉えるよ
うに、亀裂面に対して超音波ビームを直交させるような
超音波入射条件を選定することが肝心である。
【０００９】そのためには、被検体に発生する亀裂の予
測を的確に行い、これに見合う入射条件を選定する必要
がある。図１５は、六角穴付き締結ボルト１ａに作用す
る応力を考慮した発生想定亀裂部位とその形態を示して
おり、亀裂は、首下部と部材の継ぎ目部と第一ねじ部と
に発生すると考えられ、この種のボルトにおける過去の
不適合事象からすると、首下部に亀裂が先行して発生す
るという事例が殆どである。以下、この首下部に発生す
る亀裂の検出を念頭において、従来の検査方法の検出能
力を説明する。
測を的確に行い、これに見合う入射条件を選定する必要
がある。図１５は、六角穴付き締結ボルト１ａに作用す
る応力を考慮した発生想定亀裂部位とその形態を示して
おり、亀裂は、首下部と部材の継ぎ目部と第一ねじ部と
に発生すると考えられ、この種のボルトにおける過去の
不適合事象からすると、首下部に亀裂が先行して発生す
るという事例が殆どである。以下、この首下部に発生す
る亀裂の検出を念頭において、従来の検査方法の検出能
力を説明する。
【００１０】先ず、図１２、図１３に示した六角穴底へ
の入射法は、ボルト全長に亘って探傷が可能であるが、
首下部に生じる亀裂に対しては、検出能力が劣る。その
理由は、亀裂面に対して超音波ビームが斜めに当たるた
め、欠陥面における反射波が逃げてしまい、欠陥エコー
として有効に受信できないからである。一方、底面エコ
ーＢの減衰状態により、亀裂を検知する方法は、亀裂の
進展方向には左右されない利点がある反面、欠陥の存在
以外に他の因子が底面エコーの減衰の関与するので、元
来、深い亀裂でないと、検知できないし、誤診を招く危
険性もある。
の入射法は、ボルト全長に亘って探傷が可能であるが、
首下部に生じる亀裂に対しては、検出能力が劣る。その
理由は、亀裂面に対して超音波ビームが斜めに当たるた
め、欠陥面における反射波が逃げてしまい、欠陥エコー
として有効に受信できないからである。一方、底面エコ
ーＢの減衰状態により、亀裂を検知する方法は、亀裂の
進展方向には左右されない利点がある反面、欠陥の存在
以外に他の因子が底面エコーの減衰の関与するので、元
来、深い亀裂でないと、検知できないし、誤診を招く危
険性もある。
【００１１】例えば形状が不確定な六角穴（六角形のス
パナと噛み合う六角柱状の六角穴を加工するための下穴
であり、寸法上の規定がなく、ドリル加工による円錐状
や放電加工による球面状のものがある）面が超音波の入
射点になるため、その形状にマッチした入射条件を設定
しないと、予期しない方向に超音波が伝播することにな
り、底面エコーが減衰して、誤診を招くことになる。
パナと噛み合う六角柱状の六角穴を加工するための下穴
であり、寸法上の規定がなく、ドリル加工による円錐状
や放電加工による球面状のものがある）面が超音波の入
射点になるため、その形状にマッチした入射条件を設定
しないと、予期しない方向に超音波が伝播することにな
り、底面エコーが減衰して、誤診を招くことになる。
【００１２】また図１４に示した六角穴の側面への入射
法は、首下部に生じる亀裂の検出を目的とした検査方法
であり、首下部に生じる亀裂形態にマッチした理想的な
入射条件を確保できるが、原子力発電プラントにおける
原子炉の炉内構造物の締結ボルトの点検への適用を考え
ると、次のような問題点がある。 （１）六角穴の辺に対して直交する方位では、上記理想
的な入射条件となるが、それ以外の方位では、入射条件
が崩れる。従って辺の直下の存在する損傷の検出能力は
高いが、それ以外の方位になると、損傷の検出能力が低
下し、特に六角穴の陵部直下の損傷は検知困難である。 （２）六角穴部に探触子を挿入する状態で検査する必要
があり、遠隔操作によるアクセスが必要な原子炉炉内構
造物の締結ボルトの点検等では、探触子の調心が難し
く、作業性が悪い。 （３）六角穴の深さが限られており、さらにその上部は
回り止め溶接の垂れ込みがあるため、入射条件（屈折
角）が制約される。
法は、首下部に生じる亀裂の検出を目的とした検査方法
であり、首下部に生じる亀裂形態にマッチした理想的な
入射条件を確保できるが、原子力発電プラントにおける
原子炉の炉内構造物の締結ボルトの点検への適用を考え
ると、次のような問題点がある。 （１）六角穴の辺に対して直交する方位では、上記理想
的な入射条件となるが、それ以外の方位では、入射条件
が崩れる。従って辺の直下の存在する損傷の検出能力は
高いが、それ以外の方位になると、損傷の検出能力が低
下し、特に六角穴の陵部直下の損傷は検知困難である。 （２）六角穴部に探触子を挿入する状態で検査する必要
があり、遠隔操作によるアクセスが必要な原子炉炉内構
造物の締結ボルトの点検等では、探触子の調心が難し
く、作業性が悪い。 （３）六角穴の深さが限られており、さらにその上部は
回り止め溶接の垂れ込みがあるため、入射条件（屈折
角）が制約される。
【００１３】このため、今後、供用期間の長い原子炉の
炉内構造物の六角穴付き締結ボルトの健全性を確認する
場合、これらの問題点を解決して、六角穴付き締結ボル
トの健全性を確実に検出できる信頼性の高い検査方法の
出現が強く望まれている。本発明は前記の問題点に鑑み
提案するものであり、その目的とする処は、六角穴付き
締結ボルトの健全性を確実に検出できて、信頼性を向上
できる検査方法を提供しようとする点にある。
炉内構造物の六角穴付き締結ボルトの健全性を確認する
場合、これらの問題点を解決して、六角穴付き締結ボル
トの健全性を確実に検出できる信頼性の高い検査方法の
出現が強く望まれている。本発明は前記の問題点に鑑み
提案するものであり、その目的とする処は、六角穴付き
締結ボルトの健全性を確実に検出できて、信頼性を向上
できる検査方法を提供しようとする点にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の六角穴付き締結ボルトの検査方法は、締
結体とボルト頭部との隙間に水等の液体を封入し、締結
体の表面に取付けた探触子からボルト首下部に向けて斜
めに入射する超音波を上記液体を介してボルト首下部へ
導くことを特徴としている（請求項１）。
めに、本発明の六角穴付き締結ボルトの検査方法は、締
結体とボルト頭部との隙間に水等の液体を封入し、締結
体の表面に取付けた探触子からボルト首下部に向けて斜
めに入射する超音波を上記液体を介してボルト首下部へ
導くことを特徴としている（請求項１）。
【００１５】前記六角穴付き締結ボルトの検査方法にお
いて、探触子によるボルト周りの半径方向及び円周方向
の走査に加えて、しきい値を超える欠陥からの反射波
（エコー）を検出するようにしてもよい（請求項２）。
いて、探触子によるボルト周りの半径方向及び円周方向
の走査に加えて、しきい値を超える欠陥からの反射波
（エコー）を検出するようにしてもよい（請求項２）。
【００１６】
【作用】本発明の六角穴付き締結ボルトの検査方法は前
記のように構成されており、ボルト頭部と締結体との隙
間に水等の液体を封入する。これら両部材と液体との音
速及び密度の違いにより、この間で超音波の伝播損失と
屈折とを生じるが、これら両部材間では超音波の伝播が
可能で、これら両部材が音響的に一体構造になるので、
ボルトの形状により制約されていた超音波の入射条件の
制約が解消され、図１の実施例に示すように、ボルト首
下部に発生する亀裂面に対して超音波ビームが直交する
ように入射する。
記のように構成されており、ボルト頭部と締結体との隙
間に水等の液体を封入する。これら両部材と液体との音
速及び密度の違いにより、この間で超音波の伝播損失と
屈折とを生じるが、これら両部材間では超音波の伝播が
可能で、これら両部材が音響的に一体構造になるので、
ボルトの形状により制約されていた超音波の入射条件の
制約が解消され、図１の実施例に示すように、ボルト首
下部に発生する亀裂面に対して超音波ビームが直交する
ように入射する。
【００１７】
【実施例】次に本発明の六角穴付き締結ボルトの検査方
法を各実施例により説明する。 〔第１実施例〕図１は、第１実施例（直接接触法）を示
している。この図１は、締結部の断面上における超音波
の伝播経路を表しており、１が検査対象の六角穴付き締
結ボルト、２、３が締結体で、締結体２とボルト１との
隙間には、水４が封入されている。
法を各実施例により説明する。 〔第１実施例〕図１は、第１実施例（直接接触法）を示
している。この図１は、締結部の断面上における超音波
の伝播経路を表しており、１が検査対象の六角穴付き締
結ボルト、２、３が締結体で、締結体２とボルト１との
隙間には、水４が封入されている。
【００１８】５が超音波を送・受信する斜角探触子、６
が超音波の伝搬経路で、超音波ビームの中心軸が点線に
より示されている。上記図１の状態において、締結体２
の表面に水等の接触媒質を塗布し、これに斜角探触子５
を接触させて、超音波６をボルト１の首下部に向かって
斜めに入射させると、前記作用の項で説明したように、
超音波６は、締結体２の中を伝播した後、締結体２とボ
ルト１との間にある水４を経て屈折しながら締結体２の
首下部に伝播する。
が超音波の伝搬経路で、超音波ビームの中心軸が点線に
より示されている。上記図１の状態において、締結体２
の表面に水等の接触媒質を塗布し、これに斜角探触子５
を接触させて、超音波６をボルト１の首下部に向かって
斜めに入射させると、前記作用の項で説明したように、
超音波６は、締結体２の中を伝播した後、締結体２とボ
ルト１との間にある水４を経て屈折しながら締結体２の
首下部に伝播する。
【００１９】このとき、首下部に亀裂１Ｆが存在すれ
ば、その反射波が欠陥エコーとして逆の経路を経て探触
子５に受信されて、欠陥が検知される。さらにこの探触
子配置では、斜角探触子５をボルト回りに走査すれば、
ボルト首下部の全周部が検査される。 〔第２実施例〕図２は、第２実施例（水浸探傷法）を示
している。
ば、その反射波が欠陥エコーとして逆の経路を経て探触
子５に受信されて、欠陥が検知される。さらにこの探触
子配置では、斜角探触子５をボルト回りに走査すれば、
ボルト首下部の全周部が検査される。 〔第２実施例〕図２は、第２実施例（水浸探傷法）を示
している。
【００２０】原子炉の炉内構造物の検査の際には、炉内
構造物の全体が水中にあるので、締結体２とボルト１と
の間にわざわざ水を封入する必要がない。この実施例で
は、水浸用探触子７を使用して、これを締結体２に対し
て非接触の状態に保持して、ボルトを探傷する、即ち、
超音波６を水浸用探触子７から水４と締結体２とを介し
て締結体２→ボルト１に入射させる以外は、第一実施例
と同様であり、水浸用探触子７の作用の説明は省略す
る。
構造物の全体が水中にあるので、締結体２とボルト１と
の間にわざわざ水を封入する必要がない。この実施例で
は、水浸用探触子７を使用して、これを締結体２に対し
て非接触の状態に保持して、ボルトを探傷する、即ち、
超音波６を水浸用探触子７から水４と締結体２とを介し
て締結体２→ボルト１に入射させる以外は、第一実施例
と同様であり、水浸用探触子７の作用の説明は省略す
る。
【００２１】〔第３実施例〕図３は、第３実施例（水浸
探傷法）を示している。８が点集束探触子である。通常
の探触子から発信される超音波ビームは拡がりを有して
いるのに対してこの点集束探触子８は、特定の距離（焦
点距離）で超音波ビームを絞る機能を有している。その
形式には、種々あるが、最も一般的なものが水浸探傷法
に用いる音響レンズ付きの点集束探触子である。
探傷法）を示している。８が点集束探触子である。通常
の探触子から発信される超音波ビームは拡がりを有して
いるのに対してこの点集束探触子８は、特定の距離（焦
点距離）で超音波ビームを絞る機能を有している。その
形式には、種々あるが、最も一般的なものが水浸探傷法
に用いる音響レンズ付きの点集束探触子である。
【００２２】図３は、締結部の断面上における超音波の
伝播経路を示しており、ハッチング部分６ａが超音波ビ
ームを表している。この点集束探触子８の作用は、図２
に示す水浸用探触子７と同じであるが、図３に示すよう
にボルト首下部において超音波ビーム６ａが絞られてお
り、点集束探触子８を半径方向に走査することにより、
亀裂の深さの情報が検知される。
伝播経路を示しており、ハッチング部分６ａが超音波ビ
ームを表している。この点集束探触子８の作用は、図２
に示す水浸用探触子７と同じであるが、図３に示すよう
にボルト首下部において超音波ビーム６ａが絞られてお
り、点集束探触子８を半径方向に走査することにより、
亀裂の深さの情報が検知される。
【００２３】〔第４実施例〕図４は、第４実施例（水浸
探傷法）を示している。この実施例では、緩み防止のた
めにキャップを取付けた六角穴付き締結ボルト１を検査
対象物としており、ボルト１の頭部には、キャップ２９
を被せ、溶接により、ボルト１と締結体２とを固定して
いる。
探傷法）を示している。この実施例では、緩み防止のた
めにキャップを取付けた六角穴付き締結ボルト１を検査
対象物としており、ボルト１の頭部には、キャップ２９
を被せ、溶接により、ボルト１と締結体２とを固定して
いる。
【００２４】この場合には、キャップ部２９へ入射した
超音波６は、キャップ２９→キャップ２９とボルト１と
の間の水４→を経てボルト１に伝播される。ボルト１に
伝播した後の超音波の作用は、図２と同様であり、説明
を省略する。なおこの本実施例は、水浸法を示している
が、図１に示す直接接触法に対しても適用可能であり、
この場合には、斜角探触子をキャップ表面に接触させ
て、探傷する。
超音波６は、キャップ２９→キャップ２９とボルト１と
の間の水４→を経てボルト１に伝播される。ボルト１に
伝播した後の超音波の作用は、図２と同様であり、説明
を省略する。なおこの本実施例は、水浸法を示している
が、図１に示す直接接触法に対しても適用可能であり、
この場合には、斜角探触子をキャップ表面に接触させ
て、探傷する。
【００２５】〔第５実施例〕図５は、前記図２に示す検
査方法（水浸法）の実施に適用する検査装置のブロック
図を示している。７が水浸用超音波探触子、９が同探触
子７との間で超音波送受のためのパルス信号を送受信す
る超音波探傷装置、１０、１１が探触子７を円周方向及
び半径方向に走査するとともにその位置を検出するため
の駆動・位置検出装置、１２が駆動制御装置、１３が入
力した検査データ（超音波信号（しきい値を超える反射
信号）と探触子位置信号）を処理するデータ処理装置、
１４がデータ処理結果を表示する記録表示装置である。
査方法（水浸法）の実施に適用する検査装置のブロック
図を示している。７が水浸用超音波探触子、９が同探触
子７との間で超音波送受のためのパルス信号を送受信す
る超音波探傷装置、１０、１１が探触子７を円周方向及
び半径方向に走査するとともにその位置を検出するため
の駆動・位置検出装置、１２が駆動制御装置、１３が入
力した検査データ（超音波信号（しきい値を超える反射
信号）と探触子位置信号）を処理するデータ処理装置、
１４がデータ処理結果を表示する記録表示装置である。
【００２６】図６は、図５の検査装置により得られた検
査結果の一例で、ボルト頭部から透視した欠陥画像を示
している。１５がボルト外径の輪郭線、１６がボルト頭
部外径の輪郭線、１７がボルトの中心線、１８が欠陥画
像であり、しきい値を超える超音波反射信号のレベルと
その伝播時間、探触子の位置信号を処理することによ
り、亀裂の発生状況が、直観的に定量的な欠陥画像１８
として得られる。
査結果の一例で、ボルト頭部から透視した欠陥画像を示
している。１５がボルト外径の輪郭線、１６がボルト頭
部外径の輪郭線、１７がボルトの中心線、１８が欠陥画
像であり、しきい値を超える超音波反射信号のレベルと
その伝播時間、探触子の位置信号を処理することによ
り、亀裂の発生状況が、直観的に定量的な欠陥画像１８
として得られる。
【００２７】〔第６実施例〕図７は、第６実施例（水浸
探傷法）の第６実施例を示している。この実施例では、
六角頭で丸形の座面を有する特殊形状ボルトを検査対象
とし、２つの探触子を使って検査している。この図７
は、締結部の断面上における超音波の伝搬経路を表して
おり、図２と同じようにボルト全体を水４に浸してい
る。１９が検査対象の特殊形状ボルト、２、３が締結
体、２０が送信用水浸探触子、２１が受信用水浸探触
子、６が超音波の伝播経路である。
探傷法）の第６実施例を示している。この実施例では、
六角頭で丸形の座面を有する特殊形状ボルトを検査対象
とし、２つの探触子を使って検査している。この図７
は、締結部の断面上における超音波の伝搬経路を表して
おり、図２と同じようにボルト全体を水４に浸してい
る。１９が検査対象の特殊形状ボルト、２、３が締結
体、２０が送信用水浸探触子、２１が受信用水浸探触
子、６が超音波の伝播経路である。
【００２８】このような形状のボルトに対しては、超音
波の通過する締結体２とボルト１９との隙間が急変して
いるので、超音波通過部の幅が狭く、図２のように超音
波ビームを直交させる入射させるのが困難であるが、こ
の実施例では、この場合に有効である。この実施例で
は、ボルト首下部に向けて傾斜角の大きい超音波を入射
させるために、欠陥面の反射波は、ボルトの上部に逸れ
る。そこで、この実施例では、この上部に逸れた反射波
を欠陥エコーとして受信する。
波の通過する締結体２とボルト１９との隙間が急変して
いるので、超音波通過部の幅が狭く、図２のように超音
波ビームを直交させる入射させるのが困難であるが、こ
の実施例では、この場合に有効である。この実施例で
は、ボルト首下部に向けて傾斜角の大きい超音波を入射
させるために、欠陥面の反射波は、ボルトの上部に逸れ
る。そこで、この実施例では、この上部に逸れた反射波
を欠陥エコーとして受信する。
【００２９】次に前記六角穴付き締結ボルトの検査方法
を具体的に説明する。ボルト１の頭部と締結体２との隙
間に水４等の液体を封入する。これら両部材１、２と液
体４との音速及び密度の違いにより、この間で超音波の
伝播損失と屈折とを生じるが、これら両部材１、２間で
は、超音波の伝播が可能で、これら両部材１、２が音響
的に一体構造になるので、ボルト１の形状により制約さ
れていた超音波の入射条件の制約が解消され、図１の実
施例に示すように、ボルト首下部に発生する亀裂面に対
して超音波ビームが直交するように入射する。
を具体的に説明する。ボルト１の頭部と締結体２との隙
間に水４等の液体を封入する。これら両部材１、２と液
体４との音速及び密度の違いにより、この間で超音波の
伝播損失と屈折とを生じるが、これら両部材１、２間で
は、超音波の伝播が可能で、これら両部材１、２が音響
的に一体構造になるので、ボルト１の形状により制約さ
れていた超音波の入射条件の制約が解消され、図１の実
施例に示すように、ボルト首下部に発生する亀裂面に対
して超音波ビームが直交するように入射する。
【００３０】以下に締結体２の表面に入射した超音波が
ボルト１の首下部に至るまでの状況を説明する。締結体
２に入射した超音波は、締結体２と液体４とを経てボル
ト１へ伝播するので、金属と液体との境界を２回通過す
ることになり、前記水浸探傷法における反射波と同じ過
程を経て伝播する。この場合、境界部における往復通過
率は、約１２％になる。即ち、締結体２に入射した超音
波は、境界部を通過する際に損失するが、１割強はボル
ト１に伝播する。
ボルト１の首下部に至るまでの状況を説明する。締結体
２に入射した超音波は、締結体２と液体４とを経てボル
ト１へ伝播するので、金属と液体との境界を２回通過す
ることになり、前記水浸探傷法における反射波と同じ過
程を経て伝播する。この場合、境界部における往復通過
率は、約１２％になる。即ち、締結体２に入射した超音
波は、境界部を通過する際に損失するが、１割強はボル
ト１に伝播する。
【００３１】また境界部での超音波の屈折現象を図８に
より説明する。本図は、当該部における超音波の伝搬経
路を拡大して示している。斜角探触子５より発した超音
波６は、締結体２と水４とボルト１との音速差により、
これらの境界部では、屈折して伝播し、それぞれの境界
部における屈折角θ1 、θ3 、θ5 と入射角屈折角
θ 2 、θ4 とは、スネルの法則により次のような関係に
なる。
より説明する。本図は、当該部における超音波の伝搬経
路を拡大して示している。斜角探触子５より発した超音
波６は、締結体２と水４とボルト１との音速差により、
これらの境界部では、屈折して伝播し、それぞれの境界
部における屈折角θ1 、θ3 、θ5 と入射角屈折角
θ 2 、θ4 とは、スネルの法則により次のような関係に
なる。
【００３２】
【数１】
【００３３】ここで、ボルト１と締結体２とは、鋼製な
ので、音速がほぼ等しく、ボルト１及びボルト穴の軸
は、締結体２の表面と直角に形成されているので、次の
ような関係にある。 θ2 ＝１８０°−θ1 、θ3 ＝θ4 、θ2 ≒θ5 従って締結体２とボルト１との隙間で、超音波６は下式
のように若干偏芯して伝播する。
ので、音速がほぼ等しく、ボルト１及びボルト穴の軸
は、締結体２の表面と直角に形成されているので、次の
ような関係にある。 θ2 ＝１８０°−θ1 、θ3 ＝θ4 、θ2 ≒θ5 従って締結体２とボルト１との隙間で、超音波６は下式
のように若干偏芯して伝播する。
【００３４】偏芯量ｘ＝ｄｔａｎθ3 ＝ｄｔａｎθ4 、
ここで、ｄは隙間量を示す。
ここで、ｄは隙間量を示す。
【００３５】
【発明の効果】本発明の六角穴付き締結ボルトの検査方
法は前記のように構成されており、前記従来の検査方法
に比べ六角穴付き締結ボルトの健全性を確実に検出でき
て、信頼性を向上できる。即ち、 （１）締結体とボルトとを音響的に結合するので、ボル
トの形状に制約されていた超音波の入射条件の制約がな
くなり、首下部に想定される亀裂に対して理想的な入射
条件を確保できて、欠陥エコーを有効に捉らえることが
できる。また超音波の入射点が締結体の広い平面になる
ので、入射条件を広範囲に選定できて、あらゆる進展方
向の欠陥を検知できる。 （２）探触子をボルト周りに走査させて、連続的に探傷
することが可能であり、ボルト首下部の全周面をむらな
く検査できる上に、欠陥指示範囲から欠陥の発生範囲を
検知できる。またボルトの半径方向の探触子走査や超音
波ビームを絞った点集束探触子を使用可能で、欠陥の深
さの情報をえることができる。 （３）超音波を広い平面から入射するので、探触子のア
クセス、調心が容易であり、作業性を向上できる上に、
探触子のアクセス・調心の不良に基づく誤診の可能性を
なくすことができて、検査結果に対する信頼性を向上で
きる。 （４）本発明は、六角穴付き締結ボルトに限らず、図４
に示すような締結体に頭部を埋め込んだ状態の特殊形状
のボルトにも適用できる。
法は前記のように構成されており、前記従来の検査方法
に比べ六角穴付き締結ボルトの健全性を確実に検出でき
て、信頼性を向上できる。即ち、 （１）締結体とボルトとを音響的に結合するので、ボル
トの形状に制約されていた超音波の入射条件の制約がな
くなり、首下部に想定される亀裂に対して理想的な入射
条件を確保できて、欠陥エコーを有効に捉らえることが
できる。また超音波の入射点が締結体の広い平面になる
ので、入射条件を広範囲に選定できて、あらゆる進展方
向の欠陥を検知できる。 （２）探触子をボルト周りに走査させて、連続的に探傷
することが可能であり、ボルト首下部の全周面をむらな
く検査できる上に、欠陥指示範囲から欠陥の発生範囲を
検知できる。またボルトの半径方向の探触子走査や超音
波ビームを絞った点集束探触子を使用可能で、欠陥の深
さの情報をえることができる。 （３）超音波を広い平面から入射するので、探触子のア
クセス、調心が容易であり、作業性を向上できる上に、
探触子のアクセス・調心の不良に基づく誤診の可能性を
なくすことができて、検査結果に対する信頼性を向上で
きる。 （４）本発明は、六角穴付き締結ボルトに限らず、図４
に示すような締結体に頭部を埋め込んだ状態の特殊形状
のボルトにも適用できる。
【図１】本発明の六角穴付き締結ボルトの検査方法の第
１実施例を示す説明図である。
１実施例を示す説明図である。
【図２】同検査方法の第２実施例を示す説明図である。
【図３】同検査方法の第３実施例を示す説明図である。
【図４】同検査方法の第４実施例を示す説明図である。
【図５】同検査方法の実施に適用する検査装置の一構成
例を第５実施例として示す説明図である。
例を第５実施例として示す説明図である。
【図６】同検査方法の検査結果を示す説明図である。
【図７】同検査方法の第６実施例を示す説明図である。
【図８】同検査方法の作用説明図である。
【図９】加圧水型原子炉の炉内構造物を示す側面図であ
る。
る。
【図１０】六角穴付き締結ボルトの締結状態を示す斜視
図である。
図である。
【図１１】六角穴付き締結ボルトの締結状態の他の例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図１２】六角穴付き締結ボルトの締結状態と想定欠陥
とを示す縦断側面図である。
とを示す縦断側面図である。
【図１３】従来の六角穴付き締結ボルトの検査方法の一
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
【図１４】従来の六角穴付き締結ボルトの検査方法の他
の例を示す説明図である。
の例を示す説明図である。
【図１５】従来の六角穴付き締結ボルトの検査方法のさ
らに他の例を示す説明図である。
らに他の例を示す説明図である。
１ 六角穴付き締結ボルト ２ 締結体 ３ 締結体 ４ 液体（水） ５ 斜角探触子 ６ 超音波 ７ 水浸用探触子 ８ 点集束探触子 ９ 超音波探傷装置 １０ 円周方向走査用駆動・位置検出装置 １１ 半径方向走査用駆動・位置検出装置 １２ 駆動制御装置 １３ データ処理装置 １４ 記録表示装置 １８ 欠陥画像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 尊宣 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
Claims (2)
- 【請求項１】 締結体とボルト頭部との隙間に水等の液
体を封入し、締結体の表面に取付けた探触子からボルト
首下部に向けて斜めに入射する超音波を上記液体を介し
てボルト首下部へ導くことを特徴とした六角穴付き締結
ボルトの検査方法。 - 【請求項２】 前記探触子によるボルト周りの半径方向
及び円周方向の走査に加えて、しきい値を超える欠陥か
らの反射波を検出する請求項１記載の六角穴付き締結ボ
ルトの検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7042017A JPH08240570A (ja) | 1995-03-01 | 1995-03-01 | 六角穴付き締結ボルトの検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7042017A JPH08240570A (ja) | 1995-03-01 | 1995-03-01 | 六角穴付き締結ボルトの検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08240570A true JPH08240570A (ja) | 1996-09-17 |
Family
ID=12624410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7042017A Pending JPH08240570A (ja) | 1995-03-01 | 1995-03-01 | 六角穴付き締結ボルトの検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08240570A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002005903A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-01-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷装置及び探傷方法 |
| KR20020095373A (ko) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | 현대자동차주식회사 | 볼트 체결 검사 장치 및 그 방법 |
| KR100471352B1 (ko) * | 2001-07-10 | 2005-03-07 | 기아자동차주식회사 | 비접촉 진동측정에 의한 볼트체결 확인방법 |
| KR100800640B1 (ko) * | 2005-12-27 | 2008-02-01 | 한전케이피에스 주식회사 | 스터드 볼트 자동 검사 초음파 프로브 |
| JP2012159300A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-23 | Dia Consultant:Kk | 中空コンクリート柱の非破壊診断方法 |
| KR20150131289A (ko) * | 2013-03-15 | 2015-11-24 | 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 | 미지의 표면 기하구조를 갖는 부품의 초음파 검사 |
| CN111351855A (zh) * | 2018-12-21 | 2020-06-30 | 核动力运行研究所 | 一种带防松销螺栓的超声检验探头结构 |
-
1995
- 1995-03-01 JP JP7042017A patent/JPH08240570A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002005903A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-01-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷装置及び探傷方法 |
| KR20020095373A (ko) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | 현대자동차주식회사 | 볼트 체결 검사 장치 및 그 방법 |
| KR100471352B1 (ko) * | 2001-07-10 | 2005-03-07 | 기아자동차주식회사 | 비접촉 진동측정에 의한 볼트체결 확인방법 |
| KR100800640B1 (ko) * | 2005-12-27 | 2008-02-01 | 한전케이피에스 주식회사 | 스터드 볼트 자동 검사 초음파 프로브 |
| JP2012159300A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-23 | Dia Consultant:Kk | 中空コンクリート柱の非破壊診断方法 |
| KR20150131289A (ko) * | 2013-03-15 | 2015-11-24 | 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 | 미지의 표면 기하구조를 갖는 부품의 초음파 검사 |
| JP2016511413A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-04-14 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 表面形状が不明な部品の超音波検査 |
| CN111351855A (zh) * | 2018-12-21 | 2020-06-30 | 核动力运行研究所 | 一种带防松销螺栓的超声检验探头结构 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19991214 |